8_擴(kuò)展電阻法測(cè)硅片微區(qū)電阻率變化

1、理學(xué)院應(yīng)用物理系專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)58實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)八擴(kuò)展電阻法測(cè)硅片微區(qū)電阻率變化擴(kuò)展電阻法測(cè)硅片微區(qū)電阻率變化擴(kuò)展電阻探針?lè)ㄓ糜诙繙y(cè)量某些半導(dǎo)體材料的局部點(diǎn)導(dǎo)率，空間分辨率高測(cè)量取樣體積為1010cm3左右，測(cè)量重復(fù)精度優(yōu)于1%。將硅片磨角后用擴(kuò)展電阻法可以測(cè)量分辨深度方向30nm以?xún)?nèi)電阻率的變化。因此，擴(kuò)展電阻探針是硅材料及器件生產(chǎn)工藝質(zhì)量測(cè)試手段，也可以用于砷化鎵、化銦等其他半導(dǎo)體材料的電阻率分布測(cè)試。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解

2、擴(kuò)展電阻探針?lè)ǖ奈锢砟Ｐ图皽y(cè)試原理；2、學(xué)會(huì)用擴(kuò)展電阻探針?lè)y(cè)量硅單晶片微區(qū)電阻率的不均勻性；3、掌握硅片小磨拋技術(shù)；測(cè)量離子注入、擴(kuò)散和外延片中電阻率在深度方向的分布。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理擴(kuò)展電阻，又叫集中電阻，它的基本現(xiàn)象是從點(diǎn)接觸二極管中發(fā)現(xiàn)的。金屬探針與均勻半導(dǎo)體形成壓力接觸（探針形狀及尺寸如圖8.1所示）且半導(dǎo)體的線(xiàn)度相對(duì)于探針和半導(dǎo)體的接觸半徑r0而言可視為窮大，若有電流從探針流入半導(dǎo)體，則電流在接觸點(diǎn)集中，而在半導(dǎo)體中

3、沿?方向呈輻射狀，如圖8.2所示。此時(shí)探針止半導(dǎo)體底端的電阻可由微分電阻累加而得。Rs=△R△R2???△R?=????Ri（8.1）式中每個(gè)小電阻是距離接觸中心為ri處的半球面的微分電阻，即△Ri=ri221???r（8.2）直徑0.5mm圖8.1探針形狀及尺寸圖8.2輻射狀電流示意圖理學(xué)院應(yīng)用物理系專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)60RRRbSs00??（8.7）式中，Rb0是接觸電阻，無(wú)法從理論上計(jì)算。因此由于實(shí)際接觸不是理想的平面歐姆接觸，需對(duì)（

4、8.7）式用實(shí)驗(yàn)的校正因子K進(jìn)行校正，既??KRRSs0??4K（8.8）式中K值和無(wú)法求出的?值都是?~RS關(guān)系的比例系數(shù)，K還是樣品電阻率的函數(shù)，所以一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定?~RS校正曲線(xiàn)。有了校正曲線(xiàn)，只要測(cè)擴(kuò)展電阻值，就可以從校正曲線(xiàn)上查處對(duì)應(yīng)的電阻率。確定校正曲線(xiàn)的方法如下：（1）先選電阻率處于測(cè)量范圍的單晶片作標(biāo)準(zhǔn)樣品。在每個(gè)樣品上進(jìn)行20次以上的擴(kuò)展電阻測(cè)量，檢驗(yàn)其電阻率的均勻性。標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%則認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)樣品可用。標(biāo)準(zhǔn)樣

5、品應(yīng)與被測(cè)有相同的表面狀態(tài)、導(dǎo)電類(lèi)型和晶向。（2）用四探針準(zhǔn)確測(cè)量標(biāo)定個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品的電阻率。（3）四探針測(cè)量區(qū)域內(nèi)，至少作20次擴(kuò)展電阻測(cè)量，計(jì)算擴(kuò)展電阻的平均值。（4）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出?~RS定標(biāo)曲線(xiàn)。擴(kuò)展電阻探針在測(cè)量外延、擴(kuò)散和離子注入等分層結(jié)構(gòu)的樣品時(shí)，由于被測(cè)樣品為厚度小于10?的薄層（如薄外延，器件工藝中的隱埋、硼、磷擴(kuò)散，離子注入層等）樣品就不能被視為半無(wú)邊大。此時(shí)，（8.8）式應(yīng)改寫(xiě)為CFRs??41?（8.9）式中，